專利名稱：間隙與齊平度的測(cè)量系統(tǒng)以及相應(yīng)方法
間隙與齊平度的測(cè)量系統(tǒng)以及相應(yīng)方法本發(fā)明涉及分別存在于車身對(duì)邊的元件之間的間隙與齊平度的測(cè)量系統(tǒng)。機(jī)動(dòng)車間隙和齊平度一致性的掌握對(duì)于制造者來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的目標(biāo)。因?yàn)楫?dāng)終 端客戶對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行鑒別時(shí)，這點(diǎn)起到重要作用。目前，為了測(cè)量間隙和齊平度，存在有不同的技術(shù)且已經(jīng)成為專利的主題。例如， 可以引用專利US-A-5129010，該專利介紹了可攜帶的采集裝置。該采集裝置在同一個(gè)箱 子中融合了取像裝置和單線投射裝置。這兩個(gè)裝置的位置和相對(duì)定向由制造來(lái)決定。所 述采集裝置需要人工地在每個(gè)要測(cè)量的跡象前被重新調(diào)整位置。專利FR 2756626A1提出 了在同一機(jī)箱中容納取像裝置和投射裝置的可攜帶的噴槍，所述取像裝置和投射裝置的相 對(duì)位置由制造決定。所述噴槍需要人工地在每個(gè)要測(cè)量的跡象前重新定位。最后，專利 US-B1-6542249介紹了在同一支撐上融合了取像裝置和多線投射裝置的可攜帶的掃描系 統(tǒng)，這兩個(gè)裝置的位置和相對(duì)定向由制造來(lái)決定。所述采集裝置需要人工地在每個(gè)要被數(shù) 字化的區(qū)域前重新調(diào)整位置。然而，人工方案的實(shí)施是冗長(zhǎng)的，令人厭倦的，昂貴的且不能用于實(shí)現(xiàn)車輛流水線 生產(chǎn)中的統(tǒng)一測(cè)量。本發(fā)明的目標(biāo)是提出自動(dòng)測(cè)量裝置。所述自動(dòng)測(cè)量裝置使用簡(jiǎn)單，能夠克服流水 線生產(chǎn)中控制的缺點(diǎn)，具有多種功能，且比目前使用的方法更加靈活。因此，本發(fā)明的主題是上述類型的系統(tǒng)，其特征在于它包括-與影像傳感器分離且獨(dú)立的投射裝置，專門用于在元件的表面上投射至少一個(gè) 光線，該光線在要測(cè)量跡象的位置剪切所述元件的邊，_至少兩個(gè)取像裝置，專門用于接收至少兩個(gè)光線的影像。所述光線與要從兩個(gè)不 同視角測(cè)量的跡象有關(guān)，-包括影像處理模塊的計(jì)算裝置。所述影像處理模塊用于從由影像傳感器所記錄 的影像中提取信息，尤其是代表間隙和齊平度的值，-包括計(jì)算模塊的計(jì)算裝置。所述計(jì)算模塊可以通過(guò)立體方法來(lái)決定取像裝置和 投射裝置相對(duì)于每個(gè)要測(cè)量的沿著光線定義的跡象的位置和定向，且可以矯正事先由影像 處理模塊確定的間隙和齊平度值。根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)可以包括一個(gè)或若干個(gè)下述特征-為了視野盡可能大的覆蓋，取像裝置可以按尺寸調(diào)整和設(shè)置。-至少兩個(gè)影像傳感器，每個(gè)影像傳感器專門用于接收若干個(gè)光線的影像，每個(gè)影 像與要測(cè)量的不同跡象相符合。-在上游包括取像裝置和計(jì)算裝置。系統(tǒng)能夠向波段管理模塊傳輸循環(huán)碼，該循環(huán) 碼屬于要測(cè)試車輛的輪廓和模型。不同新車輛的問(wèn)世產(chǎn)生了由所述適合于不同循環(huán)碼的系 統(tǒng)發(fā)送。所述不同循環(huán)碼用于挑選不同測(cè)量波段。-波段管理模塊，用于挑選實(shí)施測(cè)量的波段且用于處理投射裝置的激活以及取像 裝置的取得。_投射裝置包括若干個(gè)激光二極管。每個(gè)所述激光二極管用于投射激光線。且每個(gè)所述激光二極管根據(jù)實(shí)施在控制車輛上的測(cè)量波段以選擇性的方式啟動(dòng)。_在下游包括取像裝置和計(jì)算裝置，顯示模塊可以讓操作者看到結(jié)果。_取像裝置是大視野的傳感器，都是相同的且可互換的。其名義工作距離幾乎為1 米，視野的寬度和高度在0. 8米到2米之間，優(yōu)選地是幾乎等于1米。-能夠測(cè)量機(jī)動(dòng)車至少一個(gè)側(cè)門窗的間隙和齊平度。取像裝置沿著拱架設(shè)置。計(jì) 算裝置包括影像處理模塊，用于從至少兩個(gè)影像中提取信息，尤其是用于確定除了間隙和 齊平度的距離以及實(shí)施車身元件存在/缺少的控制。-當(dāng)車輛靜止或在前進(jìn)階段時(shí)，能夠測(cè)量間隙和齊平度。同樣，本發(fā)明的目標(biāo)是分別存在于車身對(duì)邊的元件之間的間隙和齊平度的測(cè)量方 法，其特征在于使用如上所述的系統(tǒng)。其特征還在于包括以下步驟-在元件表面上投射至少一個(gè)光線，該光線剪切所述元件的邊；-獲得至少兩個(gè)不同視角下的光線影像；-從至少兩個(gè)影像提取和確定間隙和齊平度的代表值；-矯正事先根據(jù)取像裝置和投射裝置相對(duì)于要測(cè)量跡象的位置和定向而確定的間 隙和齊平度的代表值。在研究了以下描述之后，本發(fā)明將更好地被理解。該描述僅作為示例給出且附有 參考附圖，其中-

圖1為根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)的俯視圖。該系統(tǒng)用于測(cè)量機(jī)動(dòng)車的若干個(gè)表面 和門窗上的間隙和齊平度；-圖2為圖1中系統(tǒng)的立視圖；-圖3為圖1中系統(tǒng)的側(cè)視圖，車輛位于第一位置；-圖4為與圖3相似的圖，車輛位于第二位置；-圖5為圖1中系統(tǒng)的影像傳感器的視圖；-圖6為示出圖1中系統(tǒng)的運(yùn)行原理的圖解。圖1和圖2以簡(jiǎn)單的方式示出了用于測(cè)量機(jī)動(dòng)車12的若干個(gè)表面和門窗上的間 隙和齊平度的系統(tǒng)10。具體地說(shuō)，系統(tǒng)10用于測(cè)量機(jī)動(dòng)車12的側(cè)門窗上的間隙和齊平度。在下述中，指定的位置和定向的術(shù)語(yǔ)，如“前面” “后面” “左面” “右面”，指的是相 對(duì)于車輛的常用定向。系統(tǒng)10被固定且包括投射裝置14，取像裝置18，計(jì)算裝置16和相對(duì)于投射裝置 14和取像裝置18的車輛驅(qū)動(dòng)裝置12。取像裝置18沿著拱架設(shè)置，車輛12從所述拱架下穿過(guò)。取像裝置18在參考示例 中數(shù)量為九個(gè)，這九個(gè)取像裝置18均相同且可互換。影像傳感器18為大視野的數(shù)碼照相機(jī)。如圖5所示，每個(gè)影像傳感器18為大視野的傳感器，其視野長(zhǎng)度為L(zhǎng)，視野高度為 H，工作的名義距離D為1米。視野的長(zhǎng)度和高度尺寸包括在0. 8米到2米之間，優(yōu)選地包 括在0. 7米到1. 3米之間，且優(yōu)選地幾乎等于1米。每個(gè)影像傳感器18的工作名義距離D在0. 6米到1. 4米之間，優(yōu)選地在0. 8米到 1. 2米之間且優(yōu)選地幾乎等于1米。
每個(gè)影像傳感器18的分辨率大于4Mpx，且每個(gè)影像傳感器18的內(nèi)在保真度小于 75 μ m0每個(gè)影像傳感器18的設(shè)置和大視野使得可以獲得至少一個(gè)區(qū)域。在該區(qū)域中，至 少兩個(gè)影像傳感器18的視野至少部分覆蓋，且同時(shí)覆蓋門窗的同一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域中至 少要進(jìn)行一次測(cè)量。參考圖3，車輛12位于第一位置。該位置使得系統(tǒng)10可以測(cè)量左前門20的前面 部分的間隙和齊平度。系統(tǒng)10相對(duì)于車輛縱軸線12幾乎對(duì)稱。下面，僅對(duì)實(shí)施在車輛12左側(cè)的測(cè)量進(jìn) 行描述。間隙和齊平度在左前門20的前面部分和例如，左前擋泥板22和左機(jī)箱架24之間 被計(jì)算。每個(gè)元件20，22和24擁有幾乎在相互延長(zhǎng)部分上的表面且具有與元件20，22和 24中的另一個(gè)元件的邊相對(duì)的邊。各自的邊相互間隔很小的縫隙。投射裝置專門用于在研究的平面上投射至少一條幾乎橫向剪切所述平面邊的光線。在這里示出的例子中，投射裝置14包括若干個(gè)激光二極管。每個(gè)激光二極管用于 投射激光線26。每一條激光線26對(duì)應(yīng)需要測(cè)量的跡象。每個(gè)光線26被接收在至少兩個(gè)由至少兩個(gè)取像裝置18所獲得的影像中。每個(gè)光 線26同樣從至少兩個(gè)不同的視角下取得。在以上不同方案中，投射裝置14和取像裝置18是分離且獨(dú)立的。設(shè)置在拱架左側(cè)(圖1)上的四個(gè)影像傳感器18的視野由圖3中的框架所表示。僅僅兩個(gè)影像傳感器18就足以測(cè)量四個(gè)跡象26。影像傳感器18的視野28，30分 別包含四個(gè)激光線26。具體地說(shuō)，用兩個(gè)影像傳感器18就可能測(cè)量至少三個(gè)跡象，例如，五個(gè)或五個(gè)以 上的跡象。參考圖4，車輛12位于第二位置。該位置使得系統(tǒng)10可以測(cè)量左前門20的后面 部分的間隙和齊平度。這些間隙和齊平度在左前門20的后面部分和例如，左后門32的前面部分之間被計(jì)算。如圖6所示，計(jì)算裝置16包括影像處理模塊34，用于從由影像傳感器18所獲取的 影像中提取信息，尤其是間隙和齊平度的代表值。從這些信息中，計(jì)算模塊36可以通過(guò)立體方法來(lái)確定取像裝置和投射裝置相對(duì) 于每個(gè)要測(cè)量的沿著光線26定義的跡象的位置和定向，且可以矯正事先由影像處理模塊 34確定的間隙和齊平度值。影像處理模塊34同樣可以確定除了間隙和齊平度之外的距離；也可以獲得研究 表面的特征點(diǎn)，例如，沖壓影像中心的定位；同樣也可以通過(guò)，例如，核查車輛可見(jiàn)元件的存 在或缺少，諸如螺帽或螺栓，從而進(jìn)行控制。在取像裝置18和計(jì)算裝置16的上游，系統(tǒng)10包括能夠向波段管理模塊38傳輸 循環(huán)碼的系統(tǒng)。所述循環(huán)碼屬于要測(cè)試車輛12的輪廓和模型。
波段管理模塊38專門用于選擇要實(shí)施測(cè)量和要投射影像的波段。根據(jù)控制車輛選擇的波段通過(guò)激活某些激光二極管以選擇性的方式啟動(dòng)投射裝 置，大視野的影像傳感器18沒(méi)有被改變。不同新車輛的問(wèn)世產(chǎn)生了由所述適合于不同循環(huán) 碼的系統(tǒng)發(fā)送。該循環(huán)碼用于挑選不同測(cè)量波段。在取像裝置18和計(jì)算裝置16的下游，系統(tǒng)10包括可以讓操作者看到獲得結(jié)果的 顯示模塊40。車輛12的驅(qū)動(dòng)裝置用于通過(guò)激光二極管和影像傳感器18將車輛從形成的拱架下 移動(dòng)。車輛12的驅(qū)動(dòng)裝置由，例如，輥道工作臺(tái)所形成。另外，驅(qū)動(dòng)裝置裝配有線性編碼 器。該線性編碼器可以識(shí)別車輛和拱架之間的相關(guān)位置，以便能夠開(kāi)啟激活投射裝置14以 及根據(jù)車輛的前進(jìn)開(kāi)啟取像裝置18的獲取?，F(xiàn)在將要解釋系統(tǒng)10的運(yùn)行。在循環(huán)的開(kāi)始，放置在支撐上的車輛12位于等待位置上或到達(dá)系統(tǒng)10之前。所述系統(tǒng)能夠向波段管理模塊38傳輸符合等待車輛12的輪廓和模型的循環(huán)碼。 所述波段管理模塊38挑選實(shí)施測(cè)量的波段以及處理投射裝置14的激活以及取像裝置18 的取得。然后，車輛12由驅(qū)動(dòng)裝置所驅(qū)動(dòng)前進(jìn)到拱架之下，通過(guò)到圖3示出的第一位置上。激光二極管在表面上投射若干條光線26。所述光線26與要測(cè)量的跡象相符合且 幾乎橫向剪切表面的所述邊。影像傳感器18接收每個(gè)光線26在兩個(gè)不同視角下的至少兩個(gè)影像。然后，所述影像被傳輸給實(shí)施不同處理操作的計(jì)算裝置16。在第一步驟中，影像處理模塊34從傳輸?shù)挠跋裰刑崛”砻孑喞亩S信息。在第二步驟中，計(jì)算模塊36沿著光線26建立二維和三維的表面輪廓，且借助于在 立視法方面使用的算法來(lái)確定間隙和齊平度的值。操作者可以通過(guò)顯示模塊40看到獲得的結(jié)果。車輛12繼續(xù)從拱架下前進(jìn)。前進(jìn)的速度相對(duì)地慢且根據(jù)代表激光二極管和影像 傳感器18特征的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行調(diào)整。然后，車輛12通過(guò)到圖4示出的第二位置上。前述步驟重復(fù)進(jìn)行。本發(fā)明提出通過(guò)大視野傳感器進(jìn)行測(cè)量的方案以及可以以簡(jiǎn)單，低成本，靈活，有 效和多功能的方式測(cè)量機(jī)動(dòng)車表面上的間隙和齊平度的立體方法。事實(shí)上，影像傳感器的大視野使得可以有大且靈活的控制波段，即要測(cè)量的跡象 組。取像中的冗長(zhǎng)使得可以獲得可靠的測(cè)量。另外，影像傳感器幾乎全部都是相同的，它們之間的可互換性以及傳感器的供給 和管理都顯得很容易。系統(tǒng)的靈活性可以在車輛流水線生產(chǎn)的三個(gè)階段測(cè)量間隙和齊平度在車門窗進(jìn) 行人工參照的包鐵車間出口處，上漆車間出口處和裝配車間出口處。在上述中，與要測(cè)量的跡象符合的激光線26被投射在幾乎與表面邊緣橫向的表 面上。在變型方案中，激光線26具有與表面邊緣垂直的角，且計(jì)算裝置16包括用于補(bǔ)償所述傾斜的矯正模塊。還是在變型方案中，系統(tǒng)10適合于車輛12的任意部分，且影像傳感器18以相應(yīng) 的方式設(shè)置。例如，影像傳感器18沿著如上所述的拱架設(shè)置，系統(tǒng)10則用于測(cè)量車輛12頂蓬 或還有其發(fā)動(dòng)機(jī)罩上的間隙和齊平度。同樣，影像傳感器18可以根據(jù)要測(cè)量的跡象沿著兩個(gè)或幾乎沿著球面設(shè)置。還是在變型方案中，系統(tǒng)10的影像傳感器18的數(shù)量可以是任意的，至少等于兩 個(gè)，例如等于七個(gè)或更多。仍是在變型方案中，系統(tǒng)10可以攜同不同類型的大視野影像傳感器18運(yùn)行。在另一個(gè)變型方案中，車輛在拱架下的前進(jìn)是不連續(xù)的，車輛相繼在第一位置和 第二位置上停留。仍然是在另一個(gè)變型方案中，根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法適合于任意的車身， 例如，鐵路車輛的車身或航空運(yùn)輸工具的車身。
權(quán)利要求
測(cè)量分別存在于車身對(duì)邊的元件(12)之間的間隙與齊平度的系統(tǒng)(10)，其特征在于它包括 與影像傳感器(18)分離且獨(dú)立的投射裝置(14)，專門用于在元件表面投射至少一個(gè)光線(26)，該光線(26)在要測(cè)量跡象的位置剪切所述元件的邊， 至少兩個(gè)取像裝置(18)，專門用于接收至少兩個(gè)光線(26)的影像，所述光線(26)與要從兩個(gè)不同視角測(cè)量的跡象有關(guān)， 包括影像處理模塊(34)的計(jì)算裝置(16)，所述影像處理模塊(34)用于從由影像傳感器(18)所記錄的影像中提取信息，尤其是代表間隙和齊平度的值， 包括計(jì)算模塊(36)的計(jì)算裝置(16)，所述計(jì)算模塊(36)可以通過(guò)立體方法來(lái)確定取像裝置和投射裝置相對(duì)于每個(gè)要測(cè)量的沿著光線(26)定義的跡象的位置和定向，且可以矯正事先由影像處理模塊(34)確定的間隙和齊平度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，為了視野(28，30)盡可能大的覆蓋， 取像裝置(18)可以按尺寸調(diào)整和設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，至少兩個(gè)影像傳感器(18)中的每個(gè) 影像傳感器(18)專門用于接收若干個(gè)光線(26)的影像，每個(gè)影像與要測(cè)量的不同跡象相 符合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，在上游包括取像裝置 (18)和計(jì)算裝置(16)，系統(tǒng)能夠向波段管理模塊(38)傳輸循環(huán)碼，該循環(huán)碼屬于要測(cè)試車 輛(12)的輪廓和模型，不同新車輛的問(wèn)世產(chǎn)生了由所述適合于不同循環(huán)碼的系統(tǒng)發(fā)送，所 述不同循環(huán)碼用于挑選不同測(cè)量波段。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，波段管理模塊(38)專門用于挑選實(shí) 施測(cè)量的波段且用于處理投射裝置(14)的激活以及取像裝置(18)的取得。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，投射裝置(14)包括若 干個(gè)激光二極管，每個(gè)所述激光二極管用于投射激光線(26)，且每個(gè)所述激光二極管根據(jù) 實(shí)施在控制車輛上的測(cè)量波段以選擇性的方式啟動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，在下游包括取像裝置 (18)和計(jì)算裝置，顯示模塊(40)可以讓操作者看到結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，取像裝置(18)是大視 野的傳感器，都是相同的且可互換的，其名義工作距離(D)幾乎為1米，視野的寬度(L)和 高度(H)在0. 8米到2米之間，優(yōu)選地是幾乎等于1米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，能夠測(cè)量機(jī)動(dòng)車(12) 至少一個(gè)側(cè)門窗(20)的間隙和齊平度，取像裝置(18)沿著拱架設(shè)置，計(jì)算裝置(16)包括 影像處理模塊(34)，用于從至少兩個(gè)影像中提取信息，尤其是用于確定除了間隙和齊平度 的距離以及實(shí)施車身元件存在/缺少的控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，當(dāng)車輛靜止或在前進(jìn) 階段時(shí)，能夠測(cè)量間隙和齊平度。
11.分別存在于車身(12)對(duì)邊的元件之間的間隙和齊平度的測(cè)量方法，其特征在于使 用根據(jù)上述權(quán)利要求其中之一項(xiàng)目所述的系統(tǒng)(10)且其特征還在于包括以下步驟-在元件表面上投射至少一條光線(26)，該光線剪切所述元件的邊；-獲得至少兩個(gè)不同視角下的光線(26)的影像； -從至少兩個(gè)影像提取和確定間隙和齊平度的代表值；_矯正事先根據(jù)取像裝置和投射裝置相對(duì)于要測(cè)量跡象的位置和定向而確定的間隙和 齊平度的代表值。
全文摘要
用于測(cè)量分別存在于車身(12)對(duì)邊的元件之間的間隙與齊平度的系統(tǒng)(10)，其特征在于它包括-與影像傳感器(18)分離且獨(dú)立的投射裝置(14)，專門用于在元件的表面上投射至少一個(gè)光線(26)，該光線(26)在要測(cè)量跡象的位置剪切所述元件的邊；-至少兩個(gè)取像裝置(18)，專門用于接收至少兩個(gè)光線(26)的影像，所述光線(26)與要從兩個(gè)不同視角測(cè)量的跡象有關(guān)；-包括影像處理模塊(34)的計(jì)算裝置(16)，所述影像處理模塊(34)用于從由影像傳感器(18)所記錄的影像中提取信息，尤其是代表間隙和齊平度的值；-包括計(jì)算模塊(36)的計(jì)算裝置(16)，所述計(jì)算模塊(36)可以通過(guò)立體方法來(lái)確定取像裝置和投射裝置相對(duì)于每個(gè)要測(cè)量的沿著光線(26)定義的跡象的位置和定向，且可以矯正事先由影像處理模塊(34)確定的間隙和齊平度值。
文檔編號(hào)G01M17/00GK101952684SQ200980105259
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月6日
發(fā)明者G·卡爾韋 申請(qǐng)人:標(biāo)致·雪鐵龍汽車公司